CN101963677A

CN101963677A - 大气探测大风放气球系统

Info

Publication number: CN101963677A
Application number: CN 201010265424
Authority: CN
Inventors: 黄江平; 任振华; 褚启和; 许沛; 陈兴华; 张国舫; 张越; 陈伟; 王玉; 范中健; 候维佳; 田国昌
Original assignee: NANJING DAQIAO MACHINERY CO Ltd
Current assignee: NANJING DAQIAO MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2011-02-02

Abstract

大气探测大风放气球系统，由放球筒、容器顶盖、顶盖随动系统、顶盖开启系统、自动充气球系统、探空仪放线器及地面气象仪组成，放球筒为圆柱形，放球筒顶部设有容器顶盖，由盖子、及安装在圆柱形筒口的回转支承组成，盖子装在绕放球筒旋转的回转支承上部；盖子的截面成双曲线；回转支承由静轨道与旋转支承构成，顶盖随动系统中，容器顶盖安装在回转支承上，回转支承的驱动装置是安装的伺服电机，由伺服电机根据地面气象仪测出的风向或根据风压传感器测量风向，获得风向信息后，由微处理器根据设定的程序驱动回转支承旋转，使容器顶盖打开方向对着迎风方向；顶盖开启系统由液压泵站、液压缸和连杆组成。

Description

大气探测大风放气球系统

一、技术领域

本发明涉及高空气象探测自动观测系统领域，尤其是可广泛应用于高空气象探测。尤其涉及自动的大气探测大风放气球系统。

二、背景技术

高空气象探测是通过探空气球携带的探空仪进行高空气象数据采集。探空气球的施放是必须完成的工作。

在大风天气条件下也能正常放球并进行大气探测一直是气象部门的愿景，为此研制大风天气条件下能够正常放球并智能化的自动充气、自动控制充气量及携带探空仪自动施放探空气球，已成为气象部门非常迫切需要解决的难题。

目前大气探测大风放气球系统在国际上已有相关研究，但还没有相关产品报道。申请人的CN200920044465.1探空气球自动充气球装置和CN200920044466.6探空气球自动释放机构是一种释放机构，但还不能直接用于大风施放气球。

三、发明内容

本发明目的是，提出一种大气探测大风放气球系统，尤其是一种自动的大气探测大风放气球系统。

大气探测大风放气球系统，由放球筒、容器顶盖、顶盖随动系统、顶盖开启系统、自动充气球系统、探空仪放线器及地面气象仪等组成，另配有控制系统及空压机等。

放球筒为圆柱形，放球筒顶部设有容器顶盖，由盖子、及安装在圆柱形筒口的回转支承组成，盖子装在绕放球筒旋转的回转支承上部。盖子的截面成双曲线，风对球从放球筒内飞出瞬间将影响最小(见图2)。回转支承由静轨道与旋转支承构成，顶盖随动系统，是顶盖迎着风向旋转的装置，容器顶盖安装在回转支承上，回转支承的驱动装置是安装的伺服电机，由伺服电机根据地面气象仪测出的风向或根据风压传感器测量风向，获得风向信息后，由微处理器根据设定的程序驱动回转支承旋转，使容器顶盖打开方向对着迎风方向(见图3)。顶盖开启系统由液压缸和液压杆、连杆等组成。另设有液压泵站、及传感器。

大风放气球系统(见图1)是将探空气球充气放在放球筒内进行，充气时不受外界干扰，探空气球施放前，地面气象仪测出风速风向(大于风速20m/s时系统保护)，放球筒上的容器顶盖(挡风屏)旋转到迎风面打开，使探空气球飞出放球筒瞬间受大风干扰减到最小，并运用自动控制技术打开容器顶盖(挡风屏)、利用计算机控制技术对充气至释放气球进行全程控制，而且是控制一套机械装置(自动充气和调整到合适的开盖角度进行开盖释放气球)代替人工进行探空气球自动充气及释放的操作，实现8级风以下的高空气象探测。该系统装备中国气象局124个固定气象台站，可解决长期以来困扰气象部门大风天气不能高空气象探测的难题，实现在无人干预的情况下，从气球充气到气球施放全过程的自动化。只需点动一次鼠标，即可实现探空气球的充气及施放工作，并在探空气球离开地面瞬间，即开盖释放气球，其携带的探空仪开努工作，雷达自动开始计时工作接收有关数据。

本发明的有益效果是：大气探测大风放气球系统是一套智能化的自动控制充气释放探空气球系统，可在无人值守大风条件下实现智能化自动施放探空气球。常规高空气象站探空气球施放需要2-3人协同工作才能完成一次探测任务，所需人力成本很高，在大风天气条件下放球成功率低，通常当地面风速超过7m/s时，就无法释放探空气球。采用大风放气球系统后，可实现地面风速在20m/s范围内自动充气放球，因此，探空自动放球系统的建设尤为重要和必要，不仅能降低运行成本，提高放球成功率，也使高空气象探测准备工作变得十分简单。在大风天气条件下能够正常放球是气象部门非常迫切需要解决的难题。为此研制大风天气条件下能够正常放球并智能化的自动充气、自动控制充气量及携带探空仪自动施放探空气球，变得十分必要。该系统的研制将为高空气象探测实现智能化操作迈出重要一步。系统不仅可应用于全自动高空气象观测系统，也可应用于全国各气象台站。

本发明系统还有益效果是：自动化程度高；安全性好；简化操作；减去放球人员；

实现大风天气条件下能够正常放球，提高放球成功率。具有挡风屏形状及顶盖风向随动系统；且随动系统上电缆盘自动绕线系统；本发明不仅可装备固定气象台站，还可装备在舰船上，将产生良好的社会效益和经济效益。

四、附图说明

图1是本发明放球系统结构图

图2是本发明放球筒结构图

图3是本发明放球筒顶盖结构图

图4是本发明顶盖随动装置结构图

五、具体实施方式

1、组成：大风施放探空气球系统由放球筒1、容器顶盖2、顶盖随动系统3、顶盖开启系统4、自动充气球系统、电缆盘自动绕线系统、地面气象仪、探空仪放线器、自动控制系统及空压机等组成。

2、放球筒：放球筒设计成圆柱形，尺寸为φ2200×3428，为了便于运输将放球筒设计成两节(见图2)。放球筒采用玻璃钢材料，玻璃钢比重小，耐腐蚀性好，通过磨具成型可生成各种复杂的形状。

3、容器顶盖，容器顶盖安装在放球筒顶部，由容器顶盖2、液压系统及顶盖随动的回转支承组成。经风洞试验，顶盖设计成双曲面，风对球从放球筒内飞出瞬间将影响最小(见图3)。上图图3a是截面图，下图图3b中是盖子俯视图。盖子的截面是垂直于旋转轴的截面线成双曲线，总体上是双曲面。

4、顶盖随动系统：为了使风对从放球筒内飞出瞬间的球影响减到最小，必须研制一套迎着风向旋转的顶盖随动系统，这样才能使容器顶盖打开方向对着迎风方向，为此将容器顶盖设计安装在回转支承上，伺服电机根据地面气象仪测出的方位角，设有微处理器控制伺服电机，根据风向方位，使伺服电机驱动回转支承，使容器顶盖打开方向对着迎风方向(见图3)。尤其是通过带齿轮的回转支承使顶盖旋转，顶盖架在回转支承上，回转支承旋转由伺服电机驱动。

5、顶盖开启系统：顶盖开启系统由液压缸和液压杆4-2、液压泵站、连杆4-1等组成，可包括传感器。主要承担容器顶盖的打开和闭合。容器顶盖打开时应能承受8级风力(见图4)。所述连杆结构是，设有一对二支连杆分别连接在盖板打开的二侧(可以保证抗风能力)，二支连杆的其中一端分别连接顶盖板与盖板下部的容器边，或直接在回转支承上，二支连杆的另一端是相连接的关节，且由液压杆连接，液压杆伸长使二支连杆伸向直线方向使顶盖板打开，液压杆缩短使二支连杆弯曲，顶盖板闭合。

6、自动绕线系统：容器顶盖的开启和闭合是由动力线和信号线控制的。容器顶盖旋转时其上的电缆线要跟随其自由伸长和缩短，否则会因电缆的下垂而扯断，为此我们专门设计了具有自动收放电缆能力的自动绕线系统，当容器顶盖旋转时，就不会引起电缆的下垂。

7、自动充气球系统、自动放气球系统：自动充气球系统、自动放气球系统是采用本申请人的专利技术，自动充气球系统、自动放气球系统是采用参考本申请人的CN200920044465.1探空气球自动充气球装置和CN200920044466.6探空气球自动释放机构，可实现探空气球充气、捆扎及释放全过程的自动化。

总之，本发明大风放球系统如果控制容器顶盖只在360度之内寻找方向，则动力线和信号线的布置无须多加考虑，如果容器顶盖在360度之外寻找方向则需要加自动绕线系统，容器顶盖的开启和闭合是由动力线和信号线控制的。容器顶盖旋转时其上的电缆线要跟随其自动伸长和缩短，否则会因电缆的下垂而扯断，简单的结构是：电缆线自动伸长和缩短采用一个绕线轴，绕线转轴是一个卷簧式弹性的转轴。

Claims

1.大气探测大风放气球系统，其特征是由放球筒、容器顶盖、顶盖随动系统、顶盖开启系统、自动充气球系统、探空仪放线器及地面气象仪组成，放球筒为圆柱形，放球筒顶部设有容器顶盖，由盖子、及安装在圆柱形筒口的回转支承组成，盖子装在绕放球筒旋转的回转支承上部；盖子的截面成双曲线；回转支承由静轨道与旋转支承构成，顶盖随动系统中，容器顶盖安装在回转支承上，回转支承的驱动装置是安装的伺服电机，由伺服电机根据地面气象仪测出的风向或根据风压传感器测量风向，获得风向信息后，由微处理器根据设定的程序驱动回转支承旋转，使容器顶盖打开方向对着迎风方向；顶盖开启系统由液压泵站、液压缸和连杆组成。

2.根据权利要求1所述的大气探测大风放气球系统，其特征是放球筒：放球筒设计成圆柱形，尺寸为φ2200×3428，且放球筒为两节的结构，放球筒采用玻璃钢材料。

3.根据权利要求1所述的大气探测大风放气球系统，其特征是盖子的截面是垂直于旋转轴的截面线成双曲线。

4.根据权利要求1所述的大气探测大风放气球系统，其特征是通过带齿轮的回转支承使顶盖旋转，顶盖架在回转支承上，回转支承旋转由伺服电机驱动。

5.根据权利要求1所述的大气探测大风放气球系统，其特征是顶盖开启系统中连杆结构是，设有一对二支连杆分别连接在盖板打开的二侧，二支连杆的其中一端分别连接顶盖板与盖板下部的回转支承上，二支连杆的另一端是相连接的关节，且由液压杆连接，液压杆伸长使二支连杆伸向直线方向使顶盖板打开，液压杆缩短使二支连杆弯曲，顶盖板闭合。